(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１バッテリセルと、
第２バッテリセルと、
第１端部に入口を有し、前記第１端部の反対側である第２端部に斜面を有する第１ダクトと、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとを囲み、前記第１ダクトに連結された主本体と、
を備え、
前記斜面は、第１枠と、前記第１枠の反対側である第２枠とを有し、
前記斜面の第１枠は、前記バッテリセルに近接し、
前記斜面は、前記斜面の第２枠が当該第１枠より前記入口により近くなるように傾いており、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとの間の前記第１ダクトから熱伝達媒体が流れるように通路を提供する、前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとの間に形成されたギャップを含んで形成され、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとは第１方向にスタックされ、
前記第１ダクトは斜め側面を含み、
前記斜め側面それぞれは、前記第１方向に延長される第１枠と、第１方向に延長される第２枠とを有し、
前記斜め側面の当該第１枠は前記バッテリセルに隣接し、
前記斜め側面は、前記斜め側面の第２枠が当該第１枠の間よりさらに近くなるように互いに傾いていることを特徴とする、バッテリパック。
【請求項２】
出口を有する第２ダクトをさらに備え、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとは、前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に位置することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項３】
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとの間には、ヒートシンクがさらに介在されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項４】
前記ギャップは、前記ヒートシンクに形成されたトレンチによって定義されることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリパック。
【請求項５】
出口を有する第２ダクトをさらに備え、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとは、前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に位置し、
前記第２ダクトは、第１端部と前記第１端部の反対側である第２端部とを有し、
前記第１端部は斜面を有し、
前記第２端部は出口を有し、
前記第２ダクトの斜面は、第１枠と、前記第１枠の反対側である第２枠とを有し、
前記第１枠は前記バッテリセルに隣接し、
前記第２枠は、前記第１枠より前記出口にさらに近くなるように傾いていることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項６】
前記第２ダクトは斜め側面を含み、
前記第２ダクトの前記斜め側面はそれぞれ前記第１方向に延長される第１枠と、前記第１方向に延長される第２枠とを有し、
前記第１枠は、前記バッテリセルに隣接し、
前記斜め側面は、前記斜め側面の第２枠が前記第１枠の間よりさらに近くなるように互いに傾いていることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリパック。
【請求項７】
前記第１ダクトは水平方向に延長され、
前記第１ダクトは、前記第２ダクトの上にあることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリパック。
【請求項８】
前記主本体と、前記第１ダクト、前記第２ダクトのうちいずれか一つとの間に形成された支持面をさらに備え、
前記支持面は、前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとを支持することを特徴とする、請求項５に記載のバッテリパック。
【請求項９】
前記支持面は、前記支持面を貫通する貫通ホールを含み、
前記貫通ホールは、前記ギャップと整列され、
前記ギャップから前記出口に前記熱伝達媒体が流れるようにすることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリパック。
【請求項１０】
前記第１ダクトは、
第１面と、
前記バッテリセルに向かって前記第１面から延長する空気案内羽根と、
を含み、
前記第１ダクトの前記斜面の前記第２枠は、前記第１面の枠となり、
前記空気案内羽根は、前記熱伝達媒体が前記バッテリセルと前記空気案内羽根の間に流れるよう、前記バッテリセルから離隔されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項１１】
前記第１面は、前記第１ダクトの外側面であることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリパック。
【請求項１２】
前記空気案内羽根は、前記第１面の幅より小さい幅を有することを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリパック。
【請求項１３】
前記第１ダクトは、前記第１面から前記バッテリセルに向けた複数の空気案内羽根を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリパック。
【請求項１４】
共にスタックされた前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとは、前記第１方向に延長されるバッテリセルの第１セットに含まれ、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとは、前記第１セットの隣のバッテリセルの第２セットを含み、
前記第１ダクトは、
前記バッテリセルの前記第１セット、前記第２セットそれぞれに対する流れの通路を有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリパック。
【請求項１５】
出口を有する第２ダクトをさらに備え、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとは、前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に位置し、
前記主本体と、第１ダクト、前記第２ダクトのうちいずれか一つとの間に支持面が位置し、
前記支持面は、前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとを支持し、
前記第１ダクトは水平である第１方向に延長され、
前記第２ダクトは斜め側面を含み、
前記第２ダクトの前記斜め側面は、それぞれ前記第１方向に延長される第１枠と、前記第１方向に延長される第２枠とを有し、
前記第１枠は前記バッテリセルに隣接し、
前記第２ダクトの前記斜め側面は、前記斜め側面の第２枠部が前記第１枠部の間よりさらに近くなるよう、互いに向かって傾くように形成されることを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリパック。
【請求項１６】
自動車の原動力を供給するパワーソースと、
前記パワーソースに電気を供給するバッテリパックと、
を備え、
前記バッテリパックは、
第１バッテリセルと、
第２バッテリセルと、
第１端部に入口を有し、前記第１端部の反対側である第２端部に斜面を有する第１ダクトと、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとを囲み、前記第１ダクトに連結された主本体と、
を備え、
前記斜面は、第１枠と、前記第１枠の反対側である第２枠とを有し、
前記斜面の第１枠は前記バッテリセルに近接し、
前記斜面は、前記斜面の第２枠が当該第１枠より前記入口にさらに近くなるように傾いており、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとの間の前記第１ダクトから熱伝達媒体が流れるように通路を提供する、前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルの間に形成されるギャップを含んで形成され、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとは第１方向にスタックされ、
前記第１ダクトは斜め側面を含み、
前記斜め側面それぞれは、前記第１方向に延長される第１枠と、第１方向に延長される第２枠とを有し、
前記斜め側面の当該第１枠は前記バッテリセルに隣接し、
前記斜め側面は、前記斜め側面の第２枠が当該第１枠の間よりさらに近くなるように互いに傾いていることを特徴とする、自動車。
【請求項１７】
出口を有する第２ダクトをさらに備え、
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとは、前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に位置することを特徴とする請求項１６に記載のバッテリパック。
【請求項１８】
前記第１バッテリセルと前記第２バッテリセルとの間には、ヒートシンクがさらに介在されることを特徴とする、請求項１６に記載のバッテリパック。
【請求項１９】
前記ギャップは、前記ヒートシンクに形成されたトレンチによって定義されることを特徴とする、請求項１８に記載のバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリパック、および自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にエンジンとモータの相互動作によって走行可能なハイブリッド自動車または電機自動車には、電源装置としてバッテリパックが搭載される。バッテリパックは、複数の充電可能なバッテリセルと、複数のバッテリセルを受容するハウジングで形成される。ここで、バッテリセルは、複数個が水平方向にスタックされ、また互いに直列に接続される。
【０００３】
このようなバッテリパックは、充電または放電の際、相対的に高い電流が入力されるか出力されるため、各バッテリセルから多量の熱が発生する。したがって、各バッテリセルは内部の容積が膨張してスウェリングされやすい。このようにバッテリセルがスウェリングされると、内部抵抗が増加することによって、バッテリセルの電気的性能が低下する。すなわち、バッテリセルが劣化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、スタックされたバッテリセルの温度偏差を減少させることが可能な、新規かつ改良されたバッテリパック、および自動車を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の他の目的とするところは、ハウジングの強度を向上させることが可能な、新規かつ改良されたバッテリパック、および自動車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、第１バッテリセルと、第２バッテリセルと、第１端部に入口を有し、上記第１端部の反対側である第２端部に斜面を有する第１ダクトと、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとを囲み、上記第１ダクトに連結された主本体とを備え、上記斜面は、第１枠と、上記第１枠の反対側である第２枠とを有し、上記第１枠は、上記バッテリセルに近接し、上記斜面は、上記第２枠が上記第１枠より上記入口により近くなるように傾いており、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとの間の上記第１ダクトから熱伝達媒体が流れるように通路を提供する、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとの間に形成されたギャップを含んで形成されるバッテリパックが提供される。
【０００７】
また、出口を有する第２ダクトをさらに備え、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとは、上記第１ダクトと上記第２ダクトとの間に位置してもよい。
【０００８】
また、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとの間には、ヒートシンクがさらに介在されてもよい。
【０００９】
また、上記ギャップは、上記ヒートシンクに形成されたトレンチによって定義されてもよい。
【００１０】
また、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとは第１方向にスタックされ、上記第１ダクトは斜め側面を含み、上記斜め側面それぞれは、上記第１方向に延長される第１枠と、第１方向に延長される第２枠とを有し、上記第１枠は上記バッテリセルに隣接し、上記斜め側面は、上記斜め側面の第２枠が上記第１枠の間よりさらに近くなるように互いに傾いていてもよい。
【００１１】
また、出口を有する第２ダクトをさらに備え、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとは、上記第１ダクトと上記第２ダクトとの間に位置し、上記第２ダクトは、第１端部と上記第１端部の反対側である第２端部とを有し、上記第１端部は斜面を有し、上記第２端部は出口を有し、上記第２ダクトの斜面は、第１枠と、上記第１枠の反対側である第２枠とを有し、上記第１枠は上記バッテリセルに隣接し、上記第２枠は、上記第１枠より上記出口にさらに近くなるように傾いていてもよい。
【００１２】
また、上記第２ダクトは斜め側面を含み、上記第２ダクトの上記斜め側面はそれぞれ上記第１方向に延長される第１枠と、上記第１方向に延長される第２枠とを有し、上記第１枠は、上記バッテリセルに隣接し、上記斜め側面は、上記斜め側面の第２枠が上記第１枠の間よりさらに近くなるように互いに傾いていてもよい。
【００１３】
また、上記第１ダクトは水平方向に延長され、上記第１ダクトは、上記第２ダクトの上にあってもよい。
【００１４】
また、上記主本体と、上記第１ダクト、上記第２ダクトのうちいずれか一つとの間に形成された支持面をさらに備え、上記支持面は、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとを支持してもよい。
【００１５】
また、上記支持面は、上記支持面を貫通する貫通ホールを含み、上記貫通ホールは、上記ギャップと整列され、上記ギャップから上記出口に上記熱伝達媒体が流れるようにしてもよい。
【００１６】
また、上記第１ダクトは、第１面と、上記バッテリに向かって上記第１面から延長する空気案内羽根とを含み、上記第１ダクトの上記斜面の上記第２枠は、上記第１面の枠となり、上記空気案内羽根は、上記熱伝達媒体が上記バッテリセルと上記空気案内羽根の間に流れるよう、上記バッテリセルから離隔されてもよい。
【００１７】
また、上記第１面は、上記第１ダクトの外側面であってもよい。
【００１８】
また、上記空気案内羽根は、上記第１面の幅より小さい幅を有していてもよい。
【００１９】
また、上記第１ダクトは、上記第１面から上記バッテリセルに向けた複数の空気案内羽根を含んでいてもよい。
【００２０】
また、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとは、共にスタックされると共に第１方向に延長されるバッテリセルの第１セットに含まれ、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとは、上記第１セットの隣のバッテリセルの第２セットを含み、上記第１ダクトは、上記バッテリセルの上記第１セット、上記第２セットそれぞれに対する流れの通路を有してもよい。
【００２１】
また、出口を有する第２ダクトをさらに備え、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとは、上記第１ダクトと上記第２ダクトとの間に位置し、上記主本体と、第１ダクト、上記第２ダクトのうちいずれか一つとの間に支持面が位置し、上記支持面は、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとを支持し、上記第１ダクトは水平である第１方向に延長され、上記第２ダクトは斜め側面を含み、上記第２ダクトの上記斜め側面は、それぞれ上記第１方向に延長される第１枠と、上記第１方向に延長される第２枠とを有し、上記第１枠は上記バッテリセルに隣接し、上記第２ダクトの上記斜め側面は、上記斜め側面の第２枠部が上記第１枠部の間よりさらに近くなるよう、互いに向かって傾くように形成されてもよい。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、自動車の原動力を供給するパワーソースと、上記パワーソースに電気を供給するバッテリパックとを備え、上記バッテリパックは、第１バッテリセルと、第２バッテリセルと、第１端部に入口を有し、上記第１端部の反対側である第２端部に斜面を有する第１ダクトと、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとを囲み、上記第１ダクトに連結された主本体とを備え、上記斜面は、第１枠と、上記第１枠の反対側である第２枠とを有し、上記第１枠は上記バッテリセルに近接し、上記斜面は、上記第２枠が上記第１枠より上記入口にさらに近くなるように傾いており、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとの間の上記第１ダクトから熱伝達媒体が流れるように通路を提供する、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルの間に形成されるギャップを含んで形成される、自動車が提供される。
【００２３】
また、出口を有する第２ダクトをさらに備え、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとは、上記第１ダクトと上記第２ダクトとの間に位置してもよい。
【００２４】
また、上記第１バッテリセルと上記第２バッテリセルとの間には、ヒートシンクがさらに介在されてもよい。
【００２５】
また、上記ギャップは、上記ヒートシンクに形成されたトレンチによって定義されてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、スタックされたバッテリセルの温度偏差を減少させることができる。
【００２７】
より具体的には、本発明によれば、第１ダクトおよび第２ダクトのうちから熱伝達媒体の流れの方向が急激に変更される領域に斜面が形成されることによって、第１ダクトおよび第２ダクトの内部から熱伝達媒体渦（ａｉｒ  ｖｏｒｔｅｘ）が発生しなくなる。これによって、全てのバッテリセルに似たような速度および圧力の熱伝達媒体が供給され、バッテリセルの間における温度偏差が減少する。すなわち、バッテリパックの熱伝達媒体の入口と熱伝達媒体の出口の間における温度偏差が減少する。
【００２８】
また、より具体的には、本発明によれば、第１ダクトのうち熱伝達媒体の流れの方向を下部方向に変える少なくとも一つの空気案内羽根がさらに形成されることによって、全てのバッテリセルにさらに似たような速度および圧力の熱伝達媒体が供給される。これによって、全てのバッテリセルの間における温度偏差がさらに減少される。すなわち、バッテリパックの熱伝達媒体の入口と熱伝達媒体の出口の間における温度偏差がさらに減少する。
【００２９】
また、本発明によれば、ハウジングの強度を向上させることができる。より具体的には、本発明によれば、第１ダクトに少なくとも一つの空気案内羽根が形成されることによって、ハウジングの強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１ａ】本発明の一実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す斜視図である。
【図１ｂ】図１ａに示す本発明の一実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す斜視図に対応するＹ−Ｙ断面図である。
【図１ｃ】図１ａに示す本発明の一実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す斜視図に対応するＸ−Ｘ断面図である。
【図１ｄ】図１ａに示す本発明の一実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す斜視図に対応する平面図である。
【図１ｅ】図１ａに示す本発明の一実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す斜視図に対応する底面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る空冷式バッテリパックのうち、バッテリセルとギャップを有するヒートシンクの間の関係を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るバッテリパックの熱伝達媒体の流れを示す図である。
【図４ａ】本発明の他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す斜視図である。
【図４ｂ】図４ａに示す本発明の他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す斜視図に対応するＹ−Ｙ断面図である。
【図４ｃ】図４ａに示す本発明の他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す斜視図に対応するＸ−Ｘ断面図である。
【図４ｄ】図４ａに示す本発明の他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す斜視図に対応する平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るバッテリパックの熱伝達媒体の流れを示す図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係るバッテリパックの熱伝達媒体の流れを示す図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを有する自動車を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３２】
本発明の実施形態に係る空冷式バッテリパック１０は、複数のバッテリセル１００と、ハウジング２００とを含む。ここで、ハウジング２００は、第１ダクト２１０と、主本体２２０と、第２ダクト２３０とを含む。
【００３３】
バッテリセル１００は、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマ電池およびその等価物のうちから選択されたいずれか一つであってもよい。バッテリセル１００は、複数個が水平方向に一列にスタックされてもよい。もちろん、バッテリセル１００は、複数個が水平方向に複数の列でスタックされてもよい。また、バッテリセル１００とバッテリセル１００との間には、例えば、熱伝達媒体が通過できる空間が設けられるか、または、バッテリセル１００とバッテリセル１００との間には、ヒートシンク１１０が介在されてもよい。もちろん、ヒートシンク１１０には、例えば垂直方向に複数のギャップ１１２が形成され、ギャップ１１２を介して熱伝達媒体が通過されてもよい。図面のうち、説明されていない符号１０２は、バッテリセル１００に形成された端子である。
【００３４】
ハウジング２００は、複数のバッテリセル１００を囲むことで、バッテリセル１００を外部環境から保護するだけでなく、熱伝達媒体の流れの通路が形成されるようにすることで、バッテリセル１００が効率的に冷却されるようにする。
【００３５】
上述したように、ハウジング２００は、第１ダクト２１０と、主本体２２０と、第２ダクト２３０とを含む。このようなハウジング２００は、例えば、プラスチック、金属、セラミックおよびその等価物から選択されたいずれか一つで形成されてもよく、ここでその材質を限ることはない。
【００３６】
第１ダクト２１０は、バッテリセル１００の上部に形成される。第１ダクト２１０は、熱伝達媒体が流入される入口２１１を含む。より具体的には、第１ダクト２１０は、上面（第１面）２１０と、上面２１２の両側に形成された斜面２１３ａ、２１３ｂと、入口２１１の反対方向に形成された第１斜面２１４とを含む。さらに、４つの側面２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄが入口２１１、両側の斜面２１３ａ、２１３ｂおよび第１斜面２１４の下部に形成される。また、２つの連結面２１５ａ、２１５ｂが２つの側面２１６ｂ、２１６ｃに形成され、２つの連結面２１５ａ、２１５ｂが２つの側面２１６ｂ、２１６ｃに形成され、２つの連結面２１５ａ、２１５ｂは、後述する主本体２２０に連結される。４つの側面２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄは、垂直方向に開放されている。したがって、第１ダクト２１０の入口２１１を介して流入された熱伝達媒体は、上面２１２、両側の斜面２１３ａ、２１３ｂ、第１斜面２１４および４つの側面２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄで形成される通路を介して、下部のバッテリセル１００に供給される。ここで、第１斜面２１４および両側の斜面２１３ａ、２１３ｂは、熱伝達媒体渦（ａｉｒ  ｖｏｒｔｅｘ）が発生しないようにする役割を果たす。素面のうち、説明されていない符号２１５ｃは、入口２１１の下部に形成されて側面２１６ｄに連結された連結面である。
【００３７】
また、斜面２１４は、第１枠２１４−１と、第１枠２１４−１の反対側である第２枠２１４−２とを有し、第１枠２１４−１はバッテリセル１００に近接し、斜面２１４は第２枠２１４−２が第１枠２１４−１より入口２１１により近くなるように傾いている。さらに、第１ダクト２１０は、斜面２１３ａ、２１３ｂを含み、斜面２１３ａ、２１３ｂそれぞれは、第１方向（ｙ−軸方向）に延長される第１枠２１３ａ−１、２１３ｂ−１および第１方向（ｙ−軸方向）に延長される第２枠２１３ａ−２、２１３ｂ−２を有し、第１枠２１３ａ−１、２１３ｂ−１は、バッテリセル１００に隣接し、斜面２１３ａ、２１３ｂは、斜面２１３ａ、２１３ｂの第２枠２１３ａ−２、２１３ｂ−２が第１枠２１３ａ−１、２１３ｂ−１の間よりさらに近くなるように互いに傾いてもよい。さらに、第１バッテリセル１００と２バッテリセル１００との間の第１ダクト２１０から熱伝達媒体（例えば空気）が流れるように通路を提供するギャップ１１２が、第１バッテリセル１００と第２バッテリセル１００との間に形成されている。
【００３８】
主本体２２０は、第１ダクト２１０の下部に形成される。主本体２２０は、複数のバッテリセル１００を下部で支持する下部支持面２２２と、バッテリセル１００の側部を支持する４つの側部支持面２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄとを含む。さらに、下部支持面２２２にはバッテリセル１００の間の空間に対応する位置に貫通ホール２２１が形成される。したがって、第１ダクト２１０から供給された熱伝達媒体は、結局、貫通ホール２２１を介して第２ダクト２３０に流れていく。
【００３９】
第２ダクト２３０は、主本体２２０の下部に形成される。第２ダクト２３０は、熱伝達媒体がすり抜ける出口２３１を含む。より具体的には、第２ダクト２３０は、下面２３２と、下面２３２の両側に形成された斜面２３３ａ、２３３ｂと、出口２３１の反対側に形成された第２斜面２３４とを含む。さらに、３つの連結面２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃが、両側の斜面２３３ａ、２３３ｂと出口２３１との上部に形成され、このような３つの連結面２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃは、主本体２２０に連結される。主本体２２０の各貫通ホール２２１から流れ出た熱伝達媒体は、下面２３２、両側の斜面２３３ａ、２３３ｂ、および第２斜面２３４で形成される通路を介して結局出口２３１に抜け出る。ここで、第２斜面２３４および両側の斜面２３３ａ、２３３ｂは、熱伝達媒体渦が発生しないようにする役割を果たす。
【００４０】
また、第２ダクト２３０の斜面２３４は、第１枠２３４−１と、第１枠の反対側である第２枠２３４−２とを有し、第１枠２３４−１がバッテリセル１００に隣接する。第２ダクト２３０の斜面２３４は、例えば、第２枠２３４−２が第１枠２３４−１より出口２３１により近くなるように傾いてもよい。
【００４１】
さらに、第２ダクト２３０は、斜面２３３ａ、２３３ｂを含み、第２ダクト２３０の斜面２３３ａ、２３３ｂは、それぞれ第１方向（ｙ−軸方向）に延長される第１枠２３３ａ−１、２３３ｂ−１と、第１方向（ｙ−軸方向）に延長される第２枠２３３ａ−２、２３３ｂ−２とを有し、第１枠２３３ａ−１、２３３ｂ−１はバッテリセル１００に隣接する。斜面２３３ａ、２３３ｂは、例えば、斜面２３３ａ、２３３ｂの第２枠２３３ａ−２、２３３ｂ−２が第１枠２３３ａ−１、２３３ｂ−１の間よりさらに近くなるよう、互いに傾いてもよい。
【００４２】
図２は、本発明の一実施形態に係る空冷式バッテリパックのうち、バッテリセルとギャップを有するヒートシンクの間の関係を示す平面図である。
【００４３】
図２に示すように、ヒートシンク１１０がバッテリセル１００とバッテリセル１００との間に介在されてもよい。また、複数のギャップ１１２がヒートシンク１１０に形成されてもよい。したがって、熱伝達媒体は、第１ダクト２１０から第２ダクト２３０へとギャップ１１２を介して流れていく。すなわち、第１ダクト２１０から供給された熱伝達媒体は、ヒートシンク１１０のギャップ１１２を介して第２ダクト２３０に容易に流れていく。バッテリセル１００から発生した熱は、このようなギャップ１１２を介して流れる熱伝達媒体によって除去される。
【００４４】
さらに、ヒートシンク１１０は、例えば、熱放出性能の優秀なアルミニウムまたはその等価物で形成されてもよいが、本発明の実施形態に係るヒートシンク１１０は、上記に限られない。もちろん、貫通ホール２２１がヒートシンク１１０と対応する主本体２２０の下部支持面２２２に形成されることによって、結局、熱伝達媒体は第１ダクト２１０から第２ダクト２３０へと貫通ホール２２１を介して流れる。
【００４５】
図３は、本発明の一実施形態に係るバッテリパックの熱伝達媒体の流れを示す図である。
【００４６】
図３に示すように、熱伝達媒体は第１ダクト２１０の入口２１１を介して流入され、次に下部に位置されたバッテリセル１００に供給される。したがって、バッテリセル１００は冷却される。一方、熱伝達媒体の流れの方向は、第１ダクト２１０の端部に形成された第１斜面２１４によって大きく変わる。しかし、第１斜面２１４は、上面２１２と直角ではない鈍角を成して形成されているため、熱伝達媒体渦が発生しない。また、第１斜面２１４と鈍角を成す側面２１６ａがさらに形成されることによって、同じく熱伝達媒体渦は発生しない。すなわち、第１斜面２１４およびこれに隣接した側面２１６ａによって熱伝達媒体渦は発生しない。さらに、両側の斜面２１３ａ、２１３ｂが上面２１２と鈍角を成して形成されているため、このような斜面２１３ａ、２１３ｂによる熱伝達媒体渦も発生しない。なお、両側の斜面２１３ａ、２１３ｂと鈍角を成す側面２１６ｂ、２１６ｃがさらに形成されることによって、同じく熱伝達媒体渦は発生しない。
【００４７】
第１ダクト２１０から供給された熱伝達媒体は、全てバッテリセル１００とバッテリセル１００の間の空間またはヒートシンク１１０に形成されたギャップ１１２（例えばトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ））を介して下部の第２ダクト２３０に流出される。このような熱伝達媒体は、結局、第２ダクト２３０の出口２３１を介して全て外部に流れ出る。
【００４８】
ここで、熱伝達媒体の流れの方向は、第２ダクト２３０に形成された第２斜面２３４によって大きく変わる。しかし、第２斜面２３４は、主本体２２０の側面２２３ｄまたは第２ダクト２３０の下面２３２と鈍角を成して形成されているため、熱伝達媒体渦が発生しない。また、第２ダクト２３０に形成された斜面２３３ａ、２３３ｂも、同じく主本体２２０または第２ダクト２３０の下面２３２と鈍角を成して形成されているため、熱伝達媒体渦が発生しない。
【００４９】
上述したように、本発明の実施形態に係るバッテリパック１０は、ハウジング２００のうち特定領域で熱伝達媒体渦が発生しない。したがって、ハウジング２００の内側から熱伝達媒体の流れの速度および圧力が比較的均一になることによって、バッテリセル１００の間における温度偏差が減少する。言い換えると、バッテリパック１０の熱伝達媒体の入口２１１に近接したバッテリセル１００の温度と、バッテリパック１０の熱伝達媒体の出口２３１に近接したバッテリセル１００の温度がほぼ同じくなる。
【００５０】
図４ａ〜図４ｄは、本発明の他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す斜視図、Ｘ−Ｘ断面図、Ｙ−Ｙ断面図および平面図である。ここで、上述した構造と同じ構造に対しては説明を省略する。
【００５１】
図４ａ〜図４ｄに示したように、本発明の実施形態に係るバッテリパック２０は、ハウジング２００に空気案内羽根２１７がさらに設置されてもよい。より具体的には、第１ダクト２１０に空気案内羽根２１７が設置されてもよい。
【００５２】
空気案内羽根２１７は、第１ダクト２１０のうち上面２１２から下部に向けて突出した形で形成されてもよい。すなわち、空気案内羽根２１７は、第１ダクト２１０の上面２１２から下部に一定の長さで延長された４つの側面２１７ａおよび４つの側面２１７ａに連結された底面２１７ｂで形成されてもよい。すなわち、空気案内羽根２１７は、第１ダクト２１０と一体に形成されてもよい。もちろん、空気案内羽根２１７は別途に設けられてから第１ダクト２１０の上面２１２に付着されてもよい。さらに、図４ａ〜図４ｄでは、空気案内羽根２１７が、平面または断面の形がほぼ四角形に示されているが、本発明の実施形態に係る空気案内羽根２１７の形状は、上記に限られない。例えば、空気案内羽根２１７は、三角形、半円形、または半楕円形など、多様な形で形成されてもよい。
【００５３】
一方、空気案内羽根２１７のＸ−Ｘ方向の幅は、第１ダクト２１０が有する上面２１２のＸ−Ｘ方向の幅より小さく形成される。したがって、例えば、第１ダクト２１０に流入された熱伝達媒体のうち一部は、空気案内羽根２１７を介して下部に転換され、一部は空気案内羽根２１７と斜面２１３ａ、２１３ｂの間の空間を介してそのまま直進されてもよい。また、空気案内羽根２１７のＺ−Ｚ方向の厚さは、斜面２１３ａ、２１３ｂの高さより小さく形成される。したがって、第１ダクト２１０に流入された熱伝達媒体の水平方向の流れは途切れなくなる。
【００５４】
また、空気案内羽根２１７は、ハウジング２００の入口２１１からほぼ１０番目のバッテリセル１００と対応する領域に形成されてもよい。なお、本発明の実施形態に係る空気案内羽根２１７の設置位置は、上記に限られない。例えば、空気案内羽根２１７の設置位置は、第１ダクト２１０に形成された入口２１１の位置およびバッテリセル１００の厚さによって多様に変形されてもよい。
【００５５】
図５は、本発明の他の実施形態に係るバッテリパックの熱伝達媒体の流れを示す図である。
【００５６】
本発明の発明者が空気案内羽根２１７のないハウジング２００をテストした結果、第１ダクト２１０の入口２１１と近い領域では熱伝達媒体の速度および圧力が相対的に小さくなることが分かった。これは、第１ダクト２１０の入口２１１が１番目のバッテリセル１００（図５で最も右側に位置しているバッテリセル）より上部に形成されているためであると考えられる。さらに、上述したように熱伝達媒体の速度および圧力が相対的に小さいことによって、ほぼ１〜５番目のバッテリセル１００の冷却がしっかりと行われなくなり、ほぼ１〜５番目のバッテリセル１００の温度が相対的に高く測定された。
【００５７】
これによって、本発明の発明者は、空気案内羽根２１７をほぼ１０番目のバッテリセル１００に対応する位置に設置し、再び冷却テストを行った。
【００５８】
その結果、上記１〜１０番目のバッテリセル１００に対応する領域の熱伝達媒体の速度および圧力が、他の領域の熱伝達媒体の速度および圧力とほぼ同じくなることが分かった。もちろん、これによって上記１〜１０番目のバッテリセル１００の温度も他の領域のバッテリセル１００が有する温度とほぼ同じくなった。すなわち、本発明の実施形態に係る空気案内羽根２１７の設置によって入口２１１の方に近いバッテリセル１００の温度と、出口２３１の方に近いバッテリセル１００の温度のにほとんど差が出ないことが確認された。
【００５９】
図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す断面図である。図７は、本発明のさらに他の実施形態に係るバッテリパックの熱伝達媒体の流れを示す図である。
【００６０】
図６および図７に示すように、本発明の実施形態に係るバッテリパック３０は、ハウジング２００のうち第１ダクト２１０に少なくとも２つまたはそれ以上の個数で設置された空気案内羽根２１７、３１７を含んでもよい。このような空気案内羽根２１７、３１７は、熱伝達媒体の流れの方向をむりやり下部方向に向かうようにすることで、全てのバッテリセル１００に熱伝達媒体が均一な速度および圧力で供給されるようにする。したがって、ハウジング２００の内側に位置した全てのバッテリセル１００の温度が均一になる。
【００６１】
図８は、本発明のさらに他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す断面図である。
【００６２】
図８に示すように、本発明の実施形態に係るバッテリパック４０は、少なくとも２列またはそれ以上の列で水平方向にスタックされたバッテリセル１００を含む。すなわち、主本体２２０の下部支持面２２２の上に２列またはそれ以上の列で水平方向にバッテリセル１００がスタックされてもよい。さらに、主本体２２０の上部には、共通の比較的広い第１ダクト２１０が形成され、主本体２２０の下部には共通の比較的広い第２ダクト２３０が形成される。したがって、共通の第１ダクト２１０を介して熱伝達媒体が供給され、このような熱伝達媒体は主本体２００に位置された２列のバッテリセル１００を冷却することになる。さらに、バッテリセル１００を冷却させた熱伝達媒体は、共通の第２ダクト２３０を介して外部の排出される。
【００６３】
図９は、本発明のさらに他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを示す断面図である。
【００６４】
図９に示すように、本発明の実施形態に係るバッテリパック５０は、少なくとも２列またはそれ以上の列で水平方向にスタックされたバッテリセル１００を含むと共に、第１ダクト２１０に形成された共通の空気案内羽根２１７を含む。ここで、空気案内羽根２１７によって第１ダクト２１０を介して供給される熱伝達媒体の一部が下部方向に方向を転換する。したがって、主本体２２０の下部支持面２２２の上に２列またはそれ以上の列で水平方向にスタックされたバッテリセル１００に、均一な速度および圧力の熱伝達媒体が提供される。したがって、２列またはそれ以上の列で水平方向にスタックされたバッテリセル１００の温度がほぼ均一になる。言い換えると、熱伝達媒体の入口に近いバッテリセル１００の温度と、熱伝達媒体の出口に近いバッテリセル１００の温度に差が出なくなる。
【００６５】
図１０は、本発明のさらに他の実施形態に係る空冷式バッテリパックを有する自動車を示す概略図である。
【００６６】
図１０に示したように、自動車４００は、例えば、プラグイン電気自動車、モーターサイクル、自転車、スクータ、またはガスやディーゼル電気ハイブリッド自動車、モーターサイクル、自転車、スクータのように乗客や貨物を運び、人によって制御されるか、自動に制御される電気自動車またはハイブリッド自動車であってもよい。電気自動車は、バッテリから出力される電気的エネルギによって駆動される電気エンジンを利用する。電気自動車は、メインパワーソース／またはバックアップパワーソースのように、パワーを供給する本発明の実施形態に係るバッテリパックが利用されてもよい。ハイブリッド自動車は、内燃エンジンおよび電気モータのような二種類のパワーソースを駆動パワーとして利用してもよい。他の例として、内燃エンジンは電気を発生させるために利用されてもよい。他の例として、水素燃料電池のような燃料電池が電気を発生させるために利用されてもよい。
【００６７】
他の実施の形態で、自動車４００は、自動車に駆動力を提供するパワーソースを含み、本発明の実施形態に係るバッテリパック３００がパワーソースに電気を供給するために提供される。一例に、バッテリパックはケース３１０に装着される。一例に、ケース３１０は上述したハウジング２００であってもよい。他の例として、ハウジング２００はケース３１０であってもよい。ケース３１０は、周りの空気が通過できるよう、入口または出口３２０に連結されてもよい。
【００６８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６９】
１０、２０、３０、４０、５０    バッテリパック
１００    バッテリセル
１０２    端子
１１０    ヒートシンク
１１２    ギャップ
２００    ハウジング
２１０    第１ダクト
２１１    入口
２１２    上面
２１３ａ、２１３ｂ    第１斜面
２１４    第１斜面
２１５ａ、２１５ｂ    第１連結面
２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ    側面
２１７    空気案内羽根
２２０    第２主本体
２２１    貫通ホール
２２２    下部支持面
２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄ    側部支持面
２３０    第２ダクト
２３１    出口
２３２    下面
２３３ａ、２３３ｂ    第２斜面
２３４    第２斜面
２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃ    第２連結面
【図１ａ】
0005221701.tif 000002
【図１ｂ】
0005221701.tif 000003
【図１ｃ】
0005221701.tif 000004
【図１ｄ】
0005221701.tif 000005
【図１ｅ】
0005221701.tif 000006
【図２】
0005221701.tif 000007
【図３】
0005221701.tif 000008
【図４ａ】
0005221701.tif 000009
【図４ｂ】
0005221701.tif 000010
【図４ｃ】
0005221701.tif 000011
【図４ｄ】
0005221701.tif 000012
【図５】
0005221701.tif 000013
【図６】
0005221701.tif 000014
【図７】
0005221701.tif 000015
【図８】
0005221701.tif 000016
【図９】
0005221701.tif 000017
【図１０】
0005221701.tif 000018